【正文】 電平（轉換期間一直為低電平）。 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。變送器的概念是將非標準電信號轉換為標準電信號的儀器，傳感器則是將物理信號轉換為電信號的器件 。當感應元基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 18 頁 共 52 頁 件中的輸入量變化到某一定值時繼電器動作，輸出觸點便接通和斷開控制回路。 （ 1） 電壓繼電器 電壓繼電器按功能分為控制用的中間繼電器和保護用的過電壓、欠電壓和零電壓繼電器。電路正常工作時，欠電流繼電器吸合，當電路電流減小到某一整定值以下時，欠電流繼電器釋放，對電路起欠電流保護。本系統(tǒng)利用半導體降溫片來對培養(yǎng)液進行降溫。 若當前檢測得的溫度比設定的溫度高，則需要對培養(yǎng)液進行降溫處理。當微機判斷當前溫度值超出范圍時，將 管腳置低電平，利用非門來驅動喇叭報警。為了確保單片微機對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。識別出具體的按鍵，逐列置零電平，其余各列置為高電平，某行電平由高電平變?yōu)榱?電平，可確定此行此列交叉點處的按鍵被按下。判斷按鍵位置。如圖 12 所示： 基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 24 頁 共 52 頁 圖 12 鍵盤電路 LED 溫度顯示模塊 由于任務書要求使用 LED 顯示溫度，而且溫度在 15?25℃范圍內連續(xù)可控，溫度控制精度為 ℃。設計時，要注意每位顯示的間隔時間，由于一位 8 段 LED 的熄滅時間不能超過 100ms，也就是說點亮其它位所用的時間不能超過 100ms，這樣當有 N 位的 8 段 LED 用來顯示時，每一位間隔的時間 t 就必須符合下面的式子： t≦ 100ms/(N1) 第 25 頁 共 52 頁 圖 13 LED 的動態(tài)顯示原理圖 本 系統(tǒng)中 N＝ 4，則由式子可以算出 t≦ 33ms，就是每一位的間隔時間不能超過 33ms。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。即：邏輯。 第 31 頁 共 52 頁 系統(tǒng)軟件流程 N N Y 圖 16 單片機系統(tǒng)主控制流程圖 開始 單片機系統(tǒng)初始化 有鍵按下？ 溫度采樣與 A/D轉換 調用溫度顯示 溫度超出 控制量輸出 調用ＰＩＤ數(shù)據(jù)處理程序 報警程序 溫度設置程序 高溫指示燈亮 ≥設定溫度 低溫指示燈亮 設定溫度 指示燈 保持亮 Y N Y 基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 32 頁 共 52 頁 采用改進 PID 控制算法 采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見下圖 17。 (1)當 | e(k)|M 時，用 PlD 控制。顯示設置溫度及當前溫度。單片機與 PC 機的通行。溫度設定下限 HIGHLIMIT EQU 25 。由 和 WR 聯(lián)合控制啟動轉換信號端（ ATART）和 ALE 端，低三位地址線架到 ADC0809 和 ADDA， ADDB， ADDC 端，所以選中 ADC0809 的 IN0 通道的地址為 7FF8H。 第 37 頁 共 52 頁 鍵盤電路 上電或復位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測鍵盤輸入，接收溫度預置和啟動鍵。即：將 PC機和單片機的“發(fā)送數(shù)據(jù)線（ TXD）” 與“接收數(shù)據(jù)（ RXD）” 交叉連接，二者的地線（ GND） 直接相連而其它信號線如握手信號線均不用，而采用軟件握手。 概 述 在設計 PC單片機 通信協(xié)議時， 需 說明一點：在本系 統(tǒng) 的實際通信中， PC機是 主 控者單片機 只 是 被動 接收者。 如 果 連 續(xù)三次 轉輸 失敗，則退 出通信 并向 應用程 序報告。 幀 類 型 (1 Bit): 所用信號 幀 的 識 別標 志 ,即 信號 幀 分類中的各類 型 信號的標 志字節(jié)。 ③ 數(shù)據(jù) 幀 幀頭 標 志 幀 類 型 長度 數(shù)據(jù) 區(qū) 校驗字 幀尾 標 志 長度 :所轉輸數(shù)據(jù)的 長度。 (3)通信協(xié)議 處 理 流 程 數(shù)據(jù)分 幀 與數(shù)據(jù) 重組 基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 40 頁 共 52 頁 圖 14串口數(shù)據(jù)發(fā)送過程 圖 15 串口數(shù)據(jù)接受過程 將應用程 序 發(fā)送過來的數(shù)據(jù)作為一 個數(shù)據(jù)流放 在發(fā)送 緩沖區(qū) 中，通過通信協(xié)議進行分 幀──切割── 發(fā)送。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設過程中少走很多彎路。 uchar code scan_con[4]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef}。 OE=0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 case 1: ChannelSelA=0。 case 3: ChannelSelA=1。 default:break。 case 0xed:temp=4。 } KEY=0xdf。 case 0xe7:temp=10。 } Void Keyscan(void) interrupt 1 using 2//用中斷法掃描鍵盤 { uchar KeyScan() //檢查按鍵情況 { uchar temp=40。 case 4: ChannelSelA=0。 case 2: ChannelSelA=0。 基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 46 頁 共 52 頁 switch(ChannelSel) { case 0: ChannelSelA=0。 ST=1。 _nop_()。 TH0=226。//存放采集的數(shù)據(jù)結果 void InitAdc0809()//初始化函數(shù) { /* ChannelSelA=0。 sbit OE=P2^1。 經(jīng)過這次設計，讓我深深體會到理論聯(lián)系實際的重要行，平時就要扎扎實實的學號基本功，只有學好理論知識，在實際使用的時候，都會變的更方便，帶給我收獲的同時也讓我意思到理論知識及動手操作的不足，所以在以后的學習生活中，我會更努力的加強理論知識與實踐的學習，使自己的能力不斷增長，不斷提高自己。 其它分 析 同上。 校驗 和 (1Byte): 此 幀 信號的 校驗字 節(jié) ,為異 或校驗。 ④ 正 回 應 幀：當 PC寫數(shù)據(jù)時， AT89C51向 PC報告 數(shù)據(jù) 已 正 確 接收的信號。為了 使 數(shù)據(jù) 快速 可 靠 地傳輸，將 每 一 幀 數(shù)據(jù) 唯 一對應一 命令幀。因此在將 PC機和單片機的 RXD和 TXD交叉連接時， 必須 進行電平轉 換。當?shù)谝淮螜z測有鍵按下時，執(zhí)行一段延時子程序后，再確 認電平是否仍保持閉合狀態(tài)，如果保持閉合狀態(tài)，則確認真正有鍵按下，進行相應處理工作，讓電路正常運行。 基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 36 頁 共 52 頁 圖 18 A/D 轉換流程圖 A/D 轉換子程序代碼如下： READAD: MOV DPTR,ADPORT CLR A MOVX DPTR,A 。設定溫值存儲地址 CURTEMP EQU 51H 。顯示緩沖起始地址 TEMP EQU 40H 。根據(jù)檢測到的溫度控制 培養(yǎng)液 的 溫度 狀態(tài)。由于偏差大，說明系統(tǒng)溫度遠離設定值，應快速降溫，采用 PD 控制，可以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應速度， 避免產(chǎn)生過大的超調，減小動態(tài)誤差。 但是對于溫度這種響應緩慢、滯后性大的過程，不能用標準的 PID 算法進行控制。 第 27 頁 共 52 頁 ③接口的物理結構 RS232C接口連接器一般使用型號為 DB25的 25芯插頭座 ,通常插頭在 DCE 端 ,插座在 DTE 端 . 一些設備與 PC 機連接的 RS232C 接口 ,因為不使用對方的傳送控制信號 ,只需三條接口線 ,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”。它的全名是“數(shù)據(jù)終 端設備（ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（ DCE）之間 串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準”該標準規(guī)定采用一個 25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規(guī)定，還對各種信 號的電平加以規(guī)定 。 14為數(shù)碼管位選的輸入，依次接 管腳。要使各個位 的 8 段 LED 顯示不同的字符，就必須采用動態(tài)掃描方法來輪流點亮每一位 8 段 LED，即在每一瞬間只選通一位 8 段 LED 進行顯示單獨的字符。定時掃描方式：響應定時中斷，執(zhí)行中斷服務程序，對鍵盤掃描一遍，檢查鍵盤的狀態(tài)，實現(xiàn)對鍵盤的定時掃描。鍵盤工作方式有三種，即：編程掃描、定時掃描和中斷掃描。對按鍵是否被按下，需采用軟件消抖的辦法，以消除按鍵在閉合和斷開瞬間所伴隨有一連串抖動所帶來的不利影響。按鍵所用 開關為機械彈性開關，利用了機械觸點的合、斷作用。實際使用中也是同電阻絲加熱模塊一樣，采用繼電器，在滿足制冷條件下繼電器接通，接通制冷電源， 利用改進的 PID算法來計算 PWM脈寬得出控制輸出。也是 利用改進的 PID 算法來計算 PWM 脈寬得出控制輸出。如下圖 8所示，在檢測到溫度比設定的溫度低時， 管腳輸 第 19 頁 共 52 頁 出高電平，從而 NPN管道通，驅動繼電器啟動，從而為高阻抗加熱電阻絲通電加熱生物培養(yǎng)液。電路正常工作時，過電壓繼電器不 會 動作，當電路電壓超過某一整定值時，過電壓繼電器吸合，對 電路實現(xiàn)過電壓保護。電子元器件的發(fā)展應用，推動了各種電子式的小型繼電器的出現(xiàn)，這類繼電器比傳統(tǒng)的繼電器靈敏度更高、壽命更長、動作更快、體積更小，一般都采用密封式或封閉式結構，用插座與外電路連接，便于迅速替換，能與電子線路配合使用。傳感器和變送器一同構成自動控 制的監(jiān)測信號源。 圖 6 ADC0809 轉化電路 放大電路 由于溫度傳感器 LM35 輸出的電壓范圍為 0~,雖然該電壓范圍在 A/D 轉換器的輸入范圍允許范圍內，但該電壓信號較弱，如果不進行放大直接進行 A/D 轉換則會導致轉換側很難過的數(shù)字量太小、精度低。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 第 15 頁 共 52 頁 C B A 被選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 表 1 通道選擇表 ADC0809A/D 轉換芯片引腳 功能 ： ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 ADC0809 由一個 8 路模擬開基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 14 頁 共 52 頁 關、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D 轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。又由于， LM35 輸出的電壓太小，因此 將輸出 進行放大。 mV/V 4V≤VS≤30V 177。 mV/mA TMIN≤TA≤TMAX 177。 ℃ Nonlinearity非線性 (注 8) TMIN≤TA≤TMAX 177。 ℃ TA=TMAX 177。1/4℃ ； 校準方式：直接用攝氏溫度校準； 額定使用溫度范圍： 55～ +150℃ 。在常溫下， LM35 不需要額外的校準處理即可達到 177。如 果 將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或將與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。表征傳感器靜態(tài)特性的主 要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。 如下圖 基于單片機生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設計 第 8 頁 共 52 頁 溫度檢測電路 溫 度檢測電路包括溫度傳感器、變送器和 A/D 轉換三部分。 此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種 軟件可選的掉電模式。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行